Theorem xlimpnfxnegmnf2 46437

Description: A sequence converges to +∞ if and only if its negation converges to -∞. (Contributed by Glauco Siliprandi, 23-Apr-2023.)

Hypotheses

Ref	Expression
xlimpnfxnegmnf2.j	⊢ Ⅎ𝑗𝐹
xlimpnfxnegmnf2.m	⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
xlimpnfxnegmnf2.z	⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
xlimpnfxnegmnf2.f	⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶ℝ*)

Assertion

Ref	Expression
xlimpnfxnegmnf2	⊢ (𝜑 → (𝐹~~>*+∞ ↔ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -𝑒(𝐹‘𝑗))~~>*-∞))

Distinct variable group:   𝑗,𝑍

Allowed substitution hints:   𝜑(𝑗)   𝐹(𝑗)   𝑀(𝑗)

Proof of Theorem xlimpnfxnegmnf2

Dummy variables 𝑘 𝑥 are mutually distinct and distinct from all other variables.

Step	Hyp	Ref	Expression
1		xlimpnfxnegmnf2.j	. . 3 ⊢ Ⅎ𝑗𝐹
2		xlimpnfxnegmnf2.z	. . 3 ⊢ 𝑍 = (ℤ≥‘𝑀)
3		xlimpnfxnegmnf2.f	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝐹:𝑍⟶ℝ*)
4	1, 2, 3	xlimpnfxnegmnf 46393	. 2 ⊢ (𝜑 → (∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗) ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)-𝑒(𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥))
5		xlimpnfxnegmnf2.m	. . 3 ⊢ (𝜑 → 𝑀 ∈ ℤ)
6	1, 5, 2, 3	xlimpnf 46421	. 2 ⊢ (𝜑 → (𝐹~~>*+∞ ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)𝑥 ≤ (𝐹‘𝑗)))
7		nfmpt1 5201	. . . 4 ⊢ Ⅎ𝑗(𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -𝑒(𝐹‘𝑗))
8	3	ffvelcdmda 7067	. . . . . 6 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → (𝐹‘𝑘) ∈ ℝ*)
9	8	xnegcld 13305	. . . . 5 ⊢ ((𝜑 ∧ 𝑘 ∈ 𝑍) → -𝑒(𝐹‘𝑘) ∈ ℝ*)
10		nfcv 2926	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑘-𝑒(𝐹‘𝑗)
11		nfcv 2926	. . . . . . . 8 ⊢ Ⅎ𝑗𝑘
12	1, 11	nffv 6879	. . . . . . 7 ⊢ Ⅎ𝑗(𝐹‘𝑘)
13	12	nfxneg 46040	. . . . . 6 ⊢ Ⅎ𝑗-𝑒(𝐹‘𝑘)
14		fveq2 6869	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → (𝐹‘𝑗) = (𝐹‘𝑘))
15	14	xnegeqd 46016	. . . . . 6 ⊢ (𝑗 = 𝑘 → -𝑒(𝐹‘𝑗) = -𝑒(𝐹‘𝑘))
16	10, 13, 15	cbvmpt 5204	. . . . 5 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -𝑒(𝐹‘𝑗)) = (𝑘 ∈ 𝑍 ↦ -𝑒(𝐹‘𝑘))
17	9, 16	fmptd 7097	. . . 4 ⊢ (𝜑 → (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -𝑒(𝐹‘𝑗)):𝑍⟶ℝ*)
18	7, 5, 2, 17	xlimmnf 46420	. . 3 ⊢ (𝜑 → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -𝑒(𝐹‘𝑗))~~>*-∞ ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -𝑒(𝐹‘𝑗))‘𝑗) ≤ 𝑥))
19	2	uztrn2 12860	. . . . . . 7 ⊢ ((𝑘 ∈ 𝑍 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)) → 𝑗 ∈ 𝑍)
20		xnegex 13213	. . . . . . . . 9 ⊢ -𝑒(𝐹‘𝑗) ∈ V
21		fvmpt4 45818	. . . . . . . . 9 ⊢ ((𝑗 ∈ 𝑍 ∧ -𝑒(𝐹‘𝑗) ∈ V) → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -𝑒(𝐹‘𝑗))‘𝑗) = -𝑒(𝐹‘𝑗))
22	20, 21	mpan2 701	. . . . . . . 8 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑍 → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -𝑒(𝐹‘𝑗))‘𝑗) = -𝑒(𝐹‘𝑗))
23	22	breq1d 5112	. . . . . . 7 ⊢ (𝑗 ∈ 𝑍 → (((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -𝑒(𝐹‘𝑗))‘𝑗) ≤ 𝑥 ↔ -𝑒(𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥))
24	19, 23	syl 17	. . . . . 6 ⊢ ((𝑘 ∈ 𝑍 ∧ 𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)) → (((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -𝑒(𝐹‘𝑗))‘𝑗) ≤ 𝑥 ↔ -𝑒(𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥))
25	24	ralbidva 3185	. . . . 5 ⊢ (𝑘 ∈ 𝑍 → (∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -𝑒(𝐹‘𝑗))‘𝑗) ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)-𝑒(𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥))
26	25	rexbiia 3109	. . . 4 ⊢ (∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -𝑒(𝐹‘𝑗))‘𝑗) ≤ 𝑥 ↔ ∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)-𝑒(𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)
27	26	ralbii 3110	. . 3 ⊢ (∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -𝑒(𝐹‘𝑗))‘𝑗) ≤ 𝑥 ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)-𝑒(𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥)
28	18, 27	bitrdi 289	. 2 ⊢ (𝜑 → ((𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -𝑒(𝐹‘𝑗))~~>*-∞ ↔ ∀𝑥 ∈ ℝ ∃𝑘 ∈ 𝑍 ∀𝑗 ∈ (ℤ≥‘𝑘)-𝑒(𝐹‘𝑗) ≤ 𝑥))
29	4, 6, 28	3bitr4d 313	1 ⊢ (𝜑 → (𝐹~~>*+∞ ↔ (𝑗 ∈ 𝑍 ↦ -𝑒(𝐹‘𝑗))~~>*-∞))

Syntax hints:   → wi 4   ↔ wb 208   ∧ wa 399   = wceq 1562   ∈ wcel 2144  Ⅎwnfc 2911  ∀wral 3078  ∃wrex 3088  Vcvv 3456   class class class wbr 5102   ↦ cmpt 5183  ⟶wf 6519  ‘cfv 6523  ℝcr 11074  +∞cpnf 11215  -∞cmnf 11216  ℝ^*cxr 11217   ≤ cle 11219  ℤcz 12570  ℤ_≥cuz 12841  -_𝑒cxne 13113  ~~>*clsxlim 46397

This theorem was proved from axioms:  ax-mp 5  ax-1 6  ax-2 7  ax-3 8  ax-gen 1817  ax-4 1831  ax-5 1932  ax-6 1989  ax-7 2030  ax-8 2146  ax-9 2154  ax-10 2177  ax-11 2193  ax-12 2214  ax-ext 2736  ax-sep 5248  ax-nul 5258  ax-pow 5324  ax-pr 5392  ax-un 7720  ax-cnex 11131  ax-resscn 11132  ax-1cn 11133  ax-icn 11134  ax-addcl 11135  ax-addrcl 11136  ax-mulcl 11137  ax-mulrcl 11138  ax-mulcom 11139  ax-addass 11140  ax-mulass 11141  ax-distr 11142  ax-i2m1 11143  ax-1ne0 11144  ax-1rid 11145  ax-rnegex 11146  ax-rrecex 11147  ax-cnre 11148  ax-pre-lttri 11149  ax-pre-lttrn 11150  ax-pre-ltadd 11151  ax-pre-mulgt0 11152

This theorem depends on definitions:  df-bi 209  df-an 400  df-or 859  df-3or 1100  df-3an 1101  df-tru 1565  df-fal 1575  df-ex 1802  df-nf 1806  df-sb 2093  df-mo 2568  df-eu 2598  df-clab 2743  df-cleq 2756  df-clel 2839  df-nfc 2913  df-ne 2960  df-nel 3064  df-ral 3079  df-rex 3089  df-reu 3370  df-rab 3417  df-v 3458  df-sbc 3747  df-csb 3855  df-dif 3909  df-un 3911  df-in 3913  df-ss 3923  df-pss 3926  df-nul 4288  df-if 4483  df-pw 4559  df-sn 4585  df-pr 4587  df-op 4591  df-uni 4868  df-int 4908  df-iun 4953  df-br 5103  df-opab 5165  df-mpt 5184  df-tr 5210  df-id 5544  df-eprel 5549  df-po 5557  df-so 5558  df-fr 5602  df-we 5604  df-xp 5655  df-rel 5656  df-cnv 5657  df-co 5658  df-dm 5659  df-rn 5660  df-res 5661  df-ima 5662  df-ord 6351  df-on 6352  df-lim 6353  df-suc 6354  df-iota 6479  df-fun 6525  df-fn 6526  df-f 6527  df-f1 6528  df-fo 6529  df-f1o 6530  df-fv 6531  df-riota 7355  df-ov 7401  df-oprab 7402  df-mpo 7403  df-om 7849  df-1st 7972  df-2nd 7973  df-1o 8439  df-2o 8440  df-er 8680  df-pm 8813  df-en 8930  df-dom 8931  df-sdom 8932  df-fin 8933  df-fi 9359  df-pnf 11220  df-mnf 11221  df-xr 11222  df-ltxr 11223  df-le 11224  df-sub 11418  df-neg 11419  df-z 12571  df-uz 12842  df-xneg 13116  df-ioo 13355  df-ioc 13356  df-ico 13357  df-icc 13358  df-topgen 17474  df-ordt 17533  df-ps 18600  df-tsr 18601  df-top 22956  df-topon 22973  df-bases 23008  df-lm 23291  df-xlim 46398

This theorem is referenced by: (None)